Законът на Хоук

Колко от нас се чудеха колко удивително са предметите, когато се изправят пред тях?

Например, защо е тъканта, ако я протягаме в различни посоки, можем да дръпнем за дълго време, и веднага изведнъж се счупи? И защо същият експеримент е много по-трудно да се държи с молив? Какво определя съпротивлението на материала? Как можете да определите до каква степен е податлива на деформация или разтягане?

Всички тези и много други въпроси преди повече от 300 години, се запитал английския изследовател Робърт Хуук. И сега намери отговорите, обединени под общото заглавие "Законът на Хуук".

Според изследванията си, всеки материал има т.нар. Коефициент на еластичност . Това свойство позволява на материала да се простира в рамките на определени граници. Коефициентът на еластичност е постоянен. Това означава, че всеки материал може да издържи само определено ниво на съпротивление, след което достига ниво на необратима деформация.

По принцип законът на Hooke може да бъде изразен с формулата:

F = k / х /

Където F е еластичната сила, k е вече споменатият коефициент на еластичност и / x / е промяната в дължината на материала. Какво означава промяната в този показател? Под влияние на сила, определен изследван обект, независимо дали е низ, каучук или който и да е друг, се променя, разтяга или свива. Промяната в дължината в този случай е разликата между оригиналната и крайната дължина на изследвания обект. Тоест, с колко пролетта е опъната / натоварена (гума, низ и т.н.)

Следователно, знаейки дължината и коефициента на постоянна еластичност за даден материал, може да се намери силата, с която материалът се разтяга, или силата на еластичност, както често се нарича законът на Хук.

Съществуват и специални случаи, при които този закон не може да се използва в стандартната му форма. Става въпрос за измерване на силата на деформация при условия на срязване, т.е. в ситуации, при които деформация се получава от определена сила, действаща върху материала под ъгъл. Законът на Hooke при срязване може да бъде изразен по следния начин:

Т = Gy,

Където τ е изискваната сила, G е постоянен коефициент, известен като модул на срязване, y е ъгъла на срязване, стойността, с която се е променил ъгълът на наклона на обекта.

Линейната еластична сила (законът на Hooke) е приложима само при условия на малки контракции и напрежения. Ако обаче силата продължава да се отразява върху изучавания обект, тогава идва момент, когато губи свойствата си на еластичност, т.е. достига границата на еластичност. Приложената сила надвишава силата на съпротивление. Технически това може да се види не само като промяна на видимите параметри на материала, но и като намаляване на съпротивлението му. Силата, необходима за смяна на материала, сега е намалена. В такива случаи, свойствата на промяната на обекта, т.е. тялото вече не може да устои. В обикновения живот виждаме, че сълзите, паузите, изблиците и т.н. Не непременно, разбира се, нарушение на почтеността, но качеството, докато страдат значително. И коефициентът на еластичност, който е валиден за материал или тяло в ненарушена форма, престава да бъде значителен под формата на изкривена.

Този случай ни позволява да кажем, че линейната система (директно пропорционална на зависимостта на един параметър от другата) става нелинейна, когато взаимозависимостта на параметрите се загуби и промяната настъпва на друга основа.

Въз основа на такива наблюдения Томас Юнг създава формулата за модула на еластичността, която по-късно се споменава в негова чест и се превръща в основа за създаването на теорията за еластичността. Модулът на еластичност позволява да се вземе предвид деформацията в случаите, когато промените в еластичността са значителни. Законът има формата:

E = σ / η,

Където σ е силата, приложена върху напречната площ на напречното сечение на тялото, η е модулът на удължаване или свиване на тялото, E е модулът на еластичност, определящ степента на опъване или свиване на тялото под въздействието на механичното напрежение.